アブレーション材料同定解析システムFISCAM

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  • Development of FISCAM: Ablative material analysis and identification program using axisymmetric FEM model

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抄録

宇宙航空研究開発機構総合技術研究本部(旧称:独立行政法人航空宇宙技術研究所)において、2次元軸対称有限要素アブレーション解析コードFISCAMが開発された。本コードは、航空宇宙技術研究所において開発された熱伝導解析FEMプログラムTHAPを元に、通常の熱伝導に加えてアブレーション挙動を再現できるよう改造を施したものである。アブレーション材料の挙動は大きく3つ(炭化領域／熱分解領域／母材領域)に分かれている。3領域とも通常の熱伝導方程式が適用されるが、熱分解領域では母材が熱分解により炭化を起こし、それに伴い熱分解気体が発生し、その結果潜熱が奪われ、発生した気体は炭化領域から外部に向けて流出する。炭化領域についてはこの分解ガスの質量流量は一定と仮定する。また、表面においては外部からの空力加熱、酸化による発熱、放射による熱流出、昇華による熱吸収が考慮され、空力加熱については表面からの熱分解ガスの流出による熱流入遮断効果を考慮している。このFISCAM開発の目的は、再突入物体やロケットノズルに代表される2次元軸対称物体が強力な熱荷重を受けた際に材料が熱分解を起こし、炭化しつつ熱分解ガスを放出、同時に表面炭化層が酸化により失われ後退する現象であるアブレーション挙動を解析することであった。従来より開発、使用していたコードは1次元であり、FISCAMのような軸対称物体に適用できるコードにより、肉厚が大きくかつ曲率の大きい物体の挙動に対し、1次元解析よりも精度よく再現する事が可能になる。加えてFISCAMは基礎方程式の離散化に有限要素法を用いている事も特色の1つであり、FISCAMと同様の目的で開発されたと考えられるNASAエイムズ研究所で開発されたコードなどに対する差別化も図っている。

The Finite-Element based Identification System of Charring Ablative Materials (FISCAM) Program is presented. The program was developed for the analysis and identification of heat conduction problem which includes thermal decomposition of material, pyrolysis gas generation, and surface recession due to combustion of the charring material. The governing equation of two-dimensional axisymmetric heat transfer problem was discretized using a finite-element mathematical model. An identification problem of heated cylinder is presented in this paper.

資料番号: AA0048469009

レポート番号: JAXA-SP-04-012

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キーワード

詳細情報 詳細情報について

  • CRID
    1050574036224773504
  • NII論文ID
    120006829608
  • NII書誌ID
    AA11984031
  • ISSN
    1349113X
  • Web Site
    http://id.nii.ac.jp/1696/00006443/
  • 本文言語コード
    ja
  • 資料種別
    conference paper
  • データソース種別
    • IRDB
    • CiNii Articles

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